第1章 緒論

制造業(yè)是國之重器、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石，然而與世界先進(jìn)水平相比，我國制造業(yè)仍然大而不強(qiáng)，尤其是高端制造業(yè)落后，如光刻機(jī)和高端數(shù)控機(jī)床等核心設(shè)備領(lǐng)域。為了攻克“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)，2015年國務(wù)院出臺(tái)《中國制造2025》行動(dòng)綱領(lǐng)，并宣布實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，其中明確闡明要加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品，主要包括研發(fā)高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、生產(chǎn)制造裝備等智能制造裝備以及智能化生產(chǎn)線，突破新型傳感器、工業(yè)控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器和減速器等智能核心裝置[1]。鑒于此，國務(wù)院《國家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020）》在確立的16個(gè)科技重大專項(xiàng)中安排“極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝”專項(xiàng)（02專項(xiàng)）和“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”專項(xiàng)（04專項(xiàng)）來解決大規(guī)模集成電路等產(chǎn)品核心制造技術(shù)[2]。02專項(xiàng)明確基于精密直線電機(jī)系統(tǒng)的工件臺(tái)技術(shù)是極大規(guī)模集成電路制造裝備——光刻機(jī)系統(tǒng)的四大核心關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)工件臺(tái)中直線電機(jī)系統(tǒng)提出了高速度、高加速度和高精度的嚴(yán)苛性能指標(biāo)要求，如要求最大速度為2m/s、位置精度為5nm、加速度為60m/s2。04專項(xiàng)分年度設(shè)置了伺服電機(jī)、力矩電機(jī)、精密直線電機(jī)、高速主軸電機(jī)以及電機(jī)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)等研發(fā)任務(wù)，目的也是解決在高檔數(shù)控機(jī)床及相關(guān)制造裝備中電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸問題，該專項(xiàng)要求直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)位置控制精度達(dá)到微米量級(jí)。另外，國家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)和國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)也對(duì)精密直線電機(jī)系統(tǒng)提出了高定位精度的需求，如要求原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope，AFM）中直線電機(jī)系統(tǒng)的定位精度高達(dá)0.1nm。直線電機(jī)在光刻機(jī)、高端數(shù)控機(jī)床及AFM中的應(yīng)用舉例如圖1-1所示。

圖1-1 直線電機(jī)應(yīng)用舉例

因此，國家相關(guān)科技專項(xiàng)和科學(xué)基金等對(duì)精密直線電機(jī)系統(tǒng)提出了迫切需求，開展精密直線電機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)的研究，是形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、打破他國技術(shù)封鎖的有效途徑，具有滿足國家重大需求的重大意義。